image
images
XVIII. MİMARLIKTA SAYISAL TASARIM ULUSAL SEMPOZYUMU
Şekil Hafızalı Alaşım ile Duyarlı Cephe Tasarımı Üzerine Bir Öneri
Yazarlar:
Hazal ALMAÇ Sevil YAZICI
Yayın Yılı:
2024
Yayıncı:
Balıkesir Üniversitesi Yayınları
Dil:
ISBN:
978-975-6993-33-0
Özet:
Binaların dış yüzeyi, bulundukları bağlamla ilişkili olarak, çevresel koşullara göre, güneş ve rüzgâr gibi doğal etmenlere yanıt verebilecek şekilde tasarlanabilir. Mimarlıkta "Duyarlı Bina Cephesi (Responsive Building Facade)" kavramı, yapıların dış cephelerinde kullanılan ve değişen çevre koşullarına uyum sağlayabilen teknolojileri temsil etmektedir. Duyarlı cepheler, Şekil Hafızalı Alaşımlar (ŞHA) gibi akıllı malzemelerin kullanımıyla çevresel değişikliklere yanıt verebilir. ŞHA bileşenlerini entegre eden sistemler, ek enerjiye ihtiyaç duymadan, kendisini çevre koşullarındaki değişimlerle aktive ederek pasif enerji ile çalışabilir. Bu alandaki mevcut çalışmalara rağmen güneş enerjisiyle aktifleşen cephe sisteminin uygulanmasına yönelik sunulan çözümler sınırlıdır. Alanda sistemin açılıp kapanması için ŞHA'nın çift yönlü programlanması konusunda bir boşluk bulunmaktadır. Bu çalışma, değişen çevre koşullarına uyum sağlayan bir bina dış cephesi tasarlamayı ve güneş enerjisi ile aktif hale getirilebilen bir cephe sistemi oluşturmayı, aynı zamanda ışık kontrolü ve gölgeleme ile kullanıcı konforunu arttırmayı amaçlamaktadır. Bildiri, akıllı malzemelerden Nitinol telin origami katlama tekniği ile birlikte kullanılarak cephe tasarımıyla bütünleştirilmesine odaklanmaktadır. Alandaki mevcut çalışmalardan farklı olarak, sistemin bütüncül çalışabilmesi için Nitinol’ün tek parça halinde poligonal altıgenin sınırlarına entegre edilip, ısı artışında açılarak yıldız şekline, ısı düşüşünde ise kapanarak altıgene dönüşümünü sağlamaya çalışarak yöntemi nasıl geliştirilebileceğini çözmeyi amaçlamaktadır. Araştırmanın yöntemi, fiziksel ve sayısal tasarım yöntemlerinin bir arada kullanılmasıyla oluşturulmuştur. Öncelikle ısıyla aktifleşen nitinol telin davranışı, çeşitli ısı değişimlerine verdiği tepki ve hafızalandırılma süreçlerini anlamak için fiziksel deneyler aracılığıyla analiz edilir. Daha sonra Origami’nin potansiyel kinematik mekanizmasını anlamak için katlama denemeleri hem analog olarak hem de algoritmik modelleme ortamındaki fizik-tabanlı benzetim platformu kullanılarak oluşturulmuştur. Bu deneyler sonucunda telin katlanan yüzeyin neresine yerleştirileceği anlaşılmış, ünitelerin tekrarından oluşacak cephe birimi olarak en uygun çokgenin ise mevcut çalışmalar ışığında altıgen olmasına karar verilmiştir. Bir sonraki aşamada altıgenin kenarlarına tek parça şeklinde yerleştirilen tel ilk fazda katlanmada oluşan yıldız şeklini, ikinci fazda altıgen şeklini alacak şekilde programlanmıştır. Bu altıgen ünitelerin güneşi temsil eden bir atraktör yardımıyla gün ışığının konumuna bağlı olarak nasıl tepkiler vereceği ise katlanma yüzdelerini modelleyebilen fizik-tabanlı benzetim platformu aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Mevcut bir binanın cephesine üniteler uygulanarak, cephe sistemi ile önerilen cephe sisteminin çevresel performansları karşılaştırılıp değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, altıgen üniteler, ısıya duyarlı hareket mekanizmasını çift yönlü gerçekleştirebilmiştir. Mekânın güneşin konumuna bağlı olarak ışık kontrolü ve gölgelendirme gibi görevleri, duyarlı cephe sistemi ile sağlayabileceği gösterilmektedir.
Anahtar Kelime (AI):
Akıllı malzemeler
şekil hafızalı alaşım
duyarlı cephe
katlama.
XVIII. MİMARLIKTA SAYISAL TASARIM ULUSAL SEMPOZYUMU
A Proposal on Responsive Facade Design with Shape Memory Alloys
Yazarlar:
Hazal ALMAÇ Sevil YAZICI
Yayın Yılı:
2024
Yayıncı:
Balıkesir Üniversitesi Yayınları
Dil:
ISBN:
978-975-6993-33-0
Özet:
(AI):
The exterior of buildings can be designed to respond factors such as the sun and wind, depending on the environmental conditions and context in which they are located. The concept of "Responsive Building Facade" in architecture represents technologies used on the exteriors of buildings that can adapt to changing environmental conditions. Responsive facades can respond to environmental changes through the use of smart materials such as Shape Memory Alloys (SMA). Systems that integrate SMA components can operate with passive energy by activating themselves with changes in environmental conditions without needing additional energy. Despite existing studies in this field, the solutions offered for the implementation of the solar-activated facade system are limited. In the field, there is a gap in the bidirectional programming of SMA for opening and closing system. This study aims to design a building exterior that adapts to changing environmental conditions and create a facade system that can be activated with solar energy, by also aiming to increase user comfort with light control and shading. The paper focuses on integrating Nitinol wire as a smart material into the facade design using the origami folding technique. Unlike existing studies in the field, this research aims to solve how to develop the method by integrating Nitinol as a single piece into the boundaries of a polygonal hexagon, enabling it to transform into star shape when heat increase and revert to a hexagon when heat decrease, thereby ensuring the system can be operated holistically. The workflow uses a combination of physical and computational design methods. First of all, the behavior of heat-activated nitinol wire is analyzed through physical experiments to understand its response to various temperature changes and its memory processes. Then, to understand the potential kinematic mechanism of Origami, folding experiments are undertaken both manually and using the physics-based simulation platform in the algorithmic modeling environment. Following the experiments, it is understood where the wire will be placed on the folded surface, and it is decided that the most suitable polygon as the facade unit will be the hexagon in the light of the existing studies. In the next stage, the wire placed in a single piece on the edges of the hexagon that is programmed to take the star shape formed by folding in the first phase and the hexagon shape in the second phase. How these hexagonal units will react depending on the position of daylight with the help of an attractor representing the sun is modeled by the physics-based simulation platform, in which folding percentages can be identified. The units are applied to the facade of an existing building, and the environmental performance of the facade system is compared and evaluated against the proposed facade system. As a result, hexagonal units are able to respond to the heat-active movement mechanism in two directions. It is shown that the space can provide tasks such as light control and shading depending on the position of the sun with a responsive facade system.
Anahtar Kelimeler:
(AI):
Smart materials
shape memory alloy
responsive facade
folding.